水系统中红锈现象的产生和整体解决方案

水系统中红锈现象的产生和整体解决方案牛勇明〔江苏万邦生化医药股份，江苏徐州221004〕摘要：从红锈的危害入手，探讨了红锈产生的缘由，并通过提高前期设计建筑的工决方案，以降低红锈的产生几率及其所带来的质量风险。关键词：水系统；红锈；危害；产生缘由；解决方案引言GMP施，对制药用水系统的建筑提出了的更加严格的要求。红锈现象是水系统中普遍存在的打造更安全的制药用水系统。红锈的危害水系统是药品生产制造过程中直接影响药品质量的关键因素，其中注射用水〔WaterSFDA料[1]PW〕2和注射用水的品质安全，就要求与纯水或注射用水直接或间接接触的部位，均承受无毒、无害、耐腐蚀、抗氧化的材质制造。因此，除了密封垫外，绝大数制药厂的水系统均承受部件〔如压力计、温度计等。316L管道、储罐、水泵、阀门等内壁均会消灭一层红锈，用白毛巾擦拭即可脱落一局部，但不能完全擦除。重金属污染的风险〔有脱落的可能。因此，SFDA和削减制药用水系统中消灭这种氧化腐蚀现象的产生[2]。红锈的产生红锈的本质红锈是水系统中由富铁物质组成的小粒子在管路内壁或聚四氟乙烯〔PTFE〕部件上聚拢产生的，是不锈钢腐蚀的产物[3]。学清洗。红锈的来源虽然说红锈是不锈钢腐蚀的产物，但其主要来源也是不同的。局部腐蚀局部腐蚀的一种状况是不锈钢母材本身存在局部的微小缺陷，在水系统运行时即会出现局部腐蚀现象。流长期冲刷系统内壁的一点固定式喷淋球对储罐内壁的击所造成的局部侵蚀最为典1。

所造成系统中长期冲型〔图不合格的焊接卫生型不锈钢管材的焊接要求很高，劣质的焊接会造成316L奥氏体不锈钢焊缝处过度使其比管道其他部位更易腐

图1 WFI储罐的上封头内壁被喷淋球喷 〔图2，蚀。这是500～900℃之间时，碳和铬就会晶间析出[4]，3[4]。2.2.3内表图2 晶格发生变化 图3 中碳含量随温度变化

染不锈钢管路内壁的污染物主要有〔1〕碳钢粒子的污染〔2〕〔3〕/的残留物。这些影响因素在水系统经过酸洗、钝化处理后，通常比较简洁除去。影响红锈产生的因素ISPE2023CO2管道材料以及卫生消毒的方法等都可能造成制药用水系统的氧化腐蚀。上述影响因素中，温度、CO2

和管道材料的影响是最大的[5]。温度影响80℃高温巴24h70121理。25k=1×10-14100k=1×10-12。由于运行温度高，导致注射用水管路的红锈现象要比纯化水管路严峻得多。流猛烈，放热升温，造成了水系统中泵头内的红锈最严峻的状况消灭〔4。图4 Alfalava的全开式水泵叶轮和红锈现象严峻的泵头CO2在生产实践中，觉察CO2

对系统的影响是很大的，由于CO2

能溶于水，因此不管是纯化水还是注射用水中，都不能将其完全去除。

发生可逆反响：2 2 3 2 3HCO=HCOˉ+H+2 3 3CO2

的存在对管路的氧化腐蚀有促进作用，会加重红锈的生成。管道材料的影响统运行质量的关键因素，劣质管道必定比优质管道更简洁产生更多更严峻的红锈。红锈的整体解决方案管材质量把握管材标准目前，国内普遍使用的不锈钢管材是遵循ISO2037〔InternationalOrganizationforStandardization〕标准制造，而国外大多数制药厂家使用ASMEBPE〔TheAmericanSocietyofMechanicalEngineersBioprocessingEquipment生物加工设备〕标准制造的管材，后者比前者的制造标准更加严格，管材质量更好，能够保证更高的焊接质量。管材化学成分表[6～7]ISO2037ASMEBPE1表1 ISO2037与ASMEBPE管材化学成分比照S〔硫〕小，当对焊的两段管材硫含量差异太大时，就会对焊接质量有确定的影响，图5硫含量的多少对焊接质量的影响示意。5管材内硫含量的多少对焊接质量影响示意图管材壁厚比较表[6～7]ISO2037ASMEBPE2表2 ISO2037与ASMEBPE管材壁厚比照用性能。电抛光〔2〕阻挡水系统中微生物膜的附着。外表粗糙度〕一般至少是≤0.8μm。不锈钢管道内2机械抛光是用砂布轮等通过摩擦的方式进展。削减红锈的产生。焊接质量把握氩气保护氩气的纯度会直接影响焊接的质量，不纯的氩气会造成劣质焊缝的消灭。同时，在制布满氩气。焊接方式目前主要的焊接方式有手工焊接和TIG自动轨道焊接2种。手工焊接的优点是本钱低、操作灵敏，但是其施工速度慢，焊接质量把握不抱负。止焊接时焊缝处的过度氧化。ASMEBPE〔661～4〔框内都是合格的，5〔金属外表变蓝〕都是不被承受的。能够降低红锈的消灭概率。6焊接外观颜色图表[6]温度把握GMP70℃。制药企业为保证水系统的安全性，把微生物污染的风险降至最10～20℃运行的质量保证方案。85℃，否则会加快红锈的产生，而且运行本钱也会增高。DN50果不好，也是造成其超高温运行的因素之一。气体把握CO2

的去除2

脱气装置及方法在制水阶段已经被广泛应用，但是在水系统储存和安排系统中并没有设置。这主要是考虑到有可能增加微生物污染的风险因素，目前包括国外也没有比较适宜的解决方法。因此，在水系统中的CO2

影响还不能完全消退。PW系统臭氧保护〔主要是储罐内〕可以降卑微生物污染的风险。但是，臭氧的存在会加重红锈的产生，而且对制水站环境有危害。因此，目前制药企业已经根本不用臭氧来保护纯化水系统。放弃WFI系统氮气保护〔主要是储罐内〕可以降卑微生物污染的风统。定期的酸洗钝化制药用水系统内的已产生的红锈可以 通过酸洗、钝化的方法去除，使管路系统内壁 至不锈钢的原来面目〔图7。钝化原理〔一般用酸〕除去不锈钢外表的外在游离铁离子或铁的成分的过程，钝化不会影响不锈钢本身。同时，钝化过程还能使不锈钢内壁形成一层致密的氧化膜保护层，在这一氧化层内可/铁比，使不锈钢能够更猛烈的氧化腐蚀。

图7经过酸洗钝除去红锈后的水 耐受决条件。钝化操作的执行标准ASTMA380预清洁标准、ASTMA967钝化标准。ASTM〔AmericanSocietyforTestingandMaterials〕美国材料与试验协会是美国历史最悠久、规模最大的非盈利性的标准学术团体之一，其主要任务是制定材料、产品、典型钝化剂化学方法钝化的典型药剂有硝酸、柠檬酸、磷酸-柠檬酸或其他螯合剂。钝化的周期一般制药厂的水系统正常运行1年，最长不超过2年，即使水质各项检测指标都合格，1[]以消退红锈可能造成的安全风险。4结语产生的，是不锈钢氧化腐蚀的产物。SFDA[参考文献]中国药品生产质量治理标准〔2023年版〕[S]制药用水及制药用蒸汽指南[S]PharmaWaterSystems--OtherInformation. E-PHARMA(SHANGHAI)PHARMACEUTICALEQUIPMENTCO.,LTD，JohnsonZhang超纯干净管道. 德国DOCKWEILER不锈钢制品，吴玉修改意见：请依据“作者.文章标